基于车联网无线通讯的车辆定位跟踪系统

杨 扩，朱立新

Yang Kuo，Zhu Lixin

（长安大学 汽车学院，陕西 西安 710064）

0 引 言

车辆位置跟踪系统跟踪管理的公共交通讯息系统，确定车辆的位置通常是使用无线局域网设备或GPS设备。但是，使用GPS相对昂贵，公共交通模式中的车辆是不适合的。此外，车辆跟踪系统只能提供功能单向发送到总线位置信息服务器，当使用GPS装置时，不能提供总线上其他车的信息，不能实现信息交互。

文中设计了车辆位置跟踪系统，该系统可以通过实时使用无线自组织网络，利用具有RF收发器的传感器节点装置跟踪车辆的位置；提出了系统存储和管理总线的车辆位置信息，并由位置跟踪系统的服务器，通过各种接口和无线Ad-Hoc网络为车辆定位提供查找结果。由于公交车沿着路线移动，选择需要的节点位置来构建无线网络非常容易。车辆定位跟踪系统服务器接收由车辆发送的实时位置信息，沿公交路线安装的固定传感器节点构成无线Ad-Hoc网络，然后显示在车辆屏幕上以及创建和管理日志和报告。收集到Ad-Hoc网络的信息被发送到宿节点，宿节点与服务器通过串行接口进行通讯。一个连接到总线的传感器节点与移动车辆，即构成了车联网中的车辆定位跟踪系统。

1 采用无线网络点对点传感器的车辆定位跟踪系统

对实时车辆位置跟踪系统的结构和功能进行说明，描述有关服务器的监控和位置跟踪系统数据库的作用，并提出了基于车联网的传感器节点结构。

1.1 系统配置和功能

由车辆位置的跟踪系统服务器和传感器节点接口提出的系统结构如图 1所示。车辆位置跟踪系统服务器存储并管理车辆的位置信息，并且对用户的车辆位置搜索查询做出响应。车辆位置跟踪系统服务器由数据分类器、查询分类和运行控制模块、操作处理模块和显示管理模块以及数据库等模块组成。与接触固定节点的传感器节点接口进行通讯，并在画面上显示从服务器接收到的位置信息。传感器节点接口是由服务器连接的模块、查询/数据转换模块、数据发送器/接收器模块以及显示模块等组成。

Ad-Hoc网络由传感器节点、RF射频收发器组成，如图 2所示。固定传感器节点，安装在固定的位置对城市形成 Ad-Hoc网络一体的车辆移动路线上，车辆移动节点沿路线移动。固定节点沿线安装，与移动节点进行信息交互的目的是通过Ad-Hoc网络汇聚节点和消息服务器接收、存储信息，而服务器生成基于位置的消息并将其发送到移动节点。

1.2 数据库的结构

服务器的数据结构可以使用基于关系数据库或文件系统中的一个一般的商业数据库。数据库的结构如表 1所示。数据库表中的每个条目具有以下功能。

表1 数据库结构表

1）组：如果传感器网络分为组，可以防止不必要的通讯。此时，组号指各节点所属组；

2）源：直接传送消息到宿节点的节点 数目；

3）时间：消息的接收时间；

4）节点：一些节点，收发消息。固定节点的数目与移动通讯节点数相当；

5）序列号：消息序列号；

6）跳数：节点的跳数，从节点产生的消息路由到汇聚节点的跳数流；

7）车辆编号：一种总线提供的信息产生节点数，即自带固定节点的频率到达范围内的公交车的节点数量。

车辆定位跟踪信息的消息是在TinyOS消息结构中发送。因此，ID（源）节点产生消息中包含的信息，同时，服务器可以发送合适的位置基础信息但不必进行位置计算，因为服务器已经知道一个源节点的位置。

2 车辆位置跟踪系统服务器的实现与实验验证

通过实验对车联网中车辆定位跟踪系统验证，实现固定节点接收到的信息存储和有关车辆位置查询处理功能，根据消息的发送/接收固定节点和接收消息的存储和查询处理功能对车辆定位。系统实施是在陕西省咸阳市某条实际公交线路上，这条路线的长度为13.8 km，预定运行时间为40 min。车辆6 min间隔运行，并有20个停靠站。

在显示屏幕中，可以发布关于车辆出发和到达的管理员信息报告。通过汇聚节点收到的所有消息都可以在此屏幕确认，每个消息包含有关车辆信息、信息的节点和报告格式。

3 结束语

文中所构建的车辆位置追踪服务器通过跟踪安装在车辆移动节点的固定传感器发送的信息追踪车辆的位置。另外，车辆位置跟踪信息存储在数据库中，可对应查询对象车辆当前和过去的位置信息。车辆的移动传感器节点可以从服务器和显示车辆定位信息的连接单元显示和接收消息。基于车联网在无线网络中实现定位跟踪系统，实验结果能够显示车辆位置，跟踪系统的配置模型和模拟系统的性能。车辆位置的跟踪，接收消息在无线自组织网络中发生，并实时在地图上标注。同时，系统能解决车辆位置跟踪信息实时交互的问题。

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